最清晰的钢结构设计步骤和设计思路(精)

（一）判断结构是否适合用钢结构

I 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。

（二）结构选型与结构布置

此处仅简单介绍?详请参考相关专业书籍?由于结构选型涉及广泛，做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是\"概念设计\",它在结构选型与布置阶段尤其重要?对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分

体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不

必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法，以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。[20]

钢结构通常有框架、平面（木行）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。

其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网

壳的稳定等。

结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切

线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。

高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框

架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。[19]

I __ 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑?一般的说要刚度均匀?力

学模型清晰?尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础?

柱间抗侧支撑的分布应均匀?其形心要尽量靠近侧向力（风震）的作用线?否则应考虑结构的

扭转?结构的抗侧应有多道防线?比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受1/4的总水平力?

|—框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通

常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子

（三）预估截面

结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的

假定。

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避

钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件

厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估?通常50＜入＜150,简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同，可选择钢管或H型钢截面等?

初学者需注意，对应不同的结构，规范中对截面的构造要求有很大的不同。如钢结构所特有的组成构件的板件的局部稳定问题。在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大的区别。

除此之外，构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况,

合理的选择安全经济美观的截面。

（四）结构分析

目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P- △ ,p- S ?

新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能?这为更精确的分析

结构提供了条件。并不是所有的结构都需要使用软件：

典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形

简单结构通过手算进行分析?

复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析（五）工程判定